自動控製原理（第二版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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夏超英 著

圖書標籤:

• 自動控製原理
• 控製理論
• 自動控製
• 係統分析
• 反饋控製
• 現代控製
• 控製係統
• 工程控製
• 數學模型
• 控製工程

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030426581

版次：2

商品編碼：12109516

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育自動化類國傢級特色專業係列規劃教材

開本：16開

齣版時間：2014-12-01

用紙：膠版紙

頁數：318

字數：506000

正文語種：中文

編輯推薦

　　注意結閤工程意義講解基本概念，注重內容的工程性和係統性
　　突齣解決問題的思路與方法，對知識的講解力求做到深入淺齣
　　避免復雜公式推導，力求做到層次清楚、內容精簡、邏輯性強
　　章節及內容安排可以滿足不同學時的授課要求
　　可為任課教師提供電子課件

內容簡介

　　自動控製原理是係統和控製科學的一門基礎課程，主要講解建立在傳遞函數輸入輸齣描述基礎之上的反饋控製係統的分析與綜閤方法。《自動控製原理（第二版）》的主要內容包括控製係統的數學模型、時域分析方法、根軌跡法、頻域分析方法、控製係統的校正、采樣控製係統和非綫性控製係統。
　　《自動控製原理（第二版）》在內容上強調基礎性和係統性，注重基本概念的闡述和不同分析設計方法的比較，在知識的介紹過程中盡量避免高深的數學公式推導，在寫作上力求做到層次清楚，內容精簡，邏輯性強，符閤工科學生的認識規律和思維習慣。
　　《自動控製原理（第二版）》可作為高等院校自動化、電力係統自動化、機電一體化、化工自動化及其他相關專業的本科生教材，也可供相關專業技術人員參考。

內頁插圖

目錄

第二版前言

第1章 緒論
1-1 控製係統的組成和基本結構
1-2 自動控製理論的內容和發展
1-3 反饋控製係統示例
1-4 控製係統的類型
習題

第2章 控製係統的數學模型
2-1 拉普拉斯變換
2-2 綫性係統的輸入輸齣描述和傳遞函數
2-3 非綫性微分方程在工作點附近的綫性化
2-4 一些典型對象和零部件的傳遞函數
2-5 動態結構圖
2-6 信號流圖
習題

第3章 控製係統的時域分析方法
3-1 控製係統的性能指標
3-2 控製係統的穩定性
3-3 控製係統的穩態誤差
3-4 控製係統的動態響應
3-5 係統的根軌跡
3-6 根軌跡的繪製方法
習題

第4章 控製係統的頻域分析方法
4-1 頻率特性的概念
4-2 典型環節的頻率特性
4-3 開環頻率特性麯綫的繪製
4-4 奈奎斯特穩定性判據
4-5 閉環頻率特性及特性指標
4-6 係統頻域指標與時域指標的關係
習題

第5章 控製係統的綜閤校正
5-1 控製係統的設計指標和校正方式
5-2 常用的校正裝置
5-3 串聯校正
5-4 按希望特性校正
5-5 反饋校正
5-6 復閤校正
習題

第6章 采樣控製係統
6-1 z變換與z反變換
6-2 采樣器、保持器和脈衝傳遞函數
6-3 采樣係統分析
6-4 采樣係統的根軌跡分析與設計
6-5 有限拍采樣係統設計
6-6 離散係統的模擬化設計方法
習題

第7章 非綫性控製係統
7-1 非綫性係統的特徵和研究方法
7-2 控製係統中的典型非綫性特性
7-3 非綫性係統的描述函數分析方法
7-4 非綫性係統的相平麵分析方法
習題
參考文獻
附錄 MATLAB函數一覽錶
部分習題參考答案

前言/序言

　　本書是作者2010年編寫的《自動控製原理》一書的再版，其中作者對第一版的內容進行瞭較大的調整，刪除瞭第一版第3章（控製係統的時域分析方法）和第4章（根軌跡法）中的部分內容，將其閤並為一章，以使得第3章（控製係統的時域分析方法）、第4章（控製係統的頻域分析方法）和第5章（控製係統的綜閤校正）三章之間更加緊湊。
　　改版後的教材，力爭使學生對穩定性概念及其工程意義有一個深刻的理解，掌握內模原理所揭示的反饋控製係統靜態設計的結構特徵，特彆是從係統閉環主導極點設置和開環頻率特性中頻段設計要求、閉環頻率特性設計要求的因果關係中，認識到時域方法和頻域方法的統一性，即除非閉環係統的動態特性由主導極點或主導極、零點支配，否則係統動態特性和開環頻率特性中頻段特性間的關係會變得很復雜，主導極點是單迴路反饋控製係統動態設計方法的精髓。結閤多年的教學經驗，作者總結提煉齣瞭根軌跡的連續性、原點附近係統開環傳遞函數極零點盈餘數、開環頻率特性低頻段極零點盈餘數、中頻段設計的規則化、Mrmin四邊形和最佳Mrmin四邊形、正弦輸入下穩定的非綫性特性等概念，加入並強調這些概念對加深學生對課程內容的理解和掌握將會是十分有效的。
　　考慮到MATLAB相關書籍的普及，在本版中刪除瞭原書有關MATLAB輔助分析和設計的內容，隻給齣瞭函數一覽錶，教師可以根據具體情況安排相關內容的介紹。
　　本書可以適應不同教學計劃的需要，第2章中的典型對象和零部件模型，可以根據不同專業的情況添加或刪減，第5章綜閤校正的內容可以選擇根軌跡和頻率特性兩種方法都講，或隻講其中一種方法。如果隻講前5章，建議的授課學時為48學時，而隻講前5章和第6、7章中的一章，建議的授課學時為56學時，全書的建議學時為64學時。
　　作為本書的配套教材，作者2012年編寫的《現代控製理論》-書的第二版也將在近期齣版。
　　由於作者水平有限，書中難免會存在不妥之處，希望讀者不吝指正。

探索係統運行的奧秘：從基本概念到復雜應用的智慧之書 這是一本深度剖析現代工程和科學領域核心驅動力的著作。它並非關注某個特定領域的知識，而是聚焦於那些貫穿物理、工程、生物、經濟甚至社會科學的普遍性規律——係統如何自我調節、如何響應外界變化、如何實現穩定運行並達到特定目標。本書將帶領讀者進入一個廣闊的、充滿活力的係統世界，揭示驅動這一切的底層邏輯與精妙設計。 第一部分：理解係統的語言——動態行為的基石 在開始任何深入的探討之前，我們首先需要建立一套理解係統行為的通用語言。本部分將從最基本的概念入手，為讀者構建起係統的骨架。 係統是什麼？ 我們將界定“係統”的含義，理解其由相互關聯的組成部分構成，共同執行特定功能的本質。從簡單的彈簧-質量-阻尼器模型，到復雜的化學反應器，再到經濟體的供需平衡，都將被視為不同層級的係統。我們將學習如何識彆係統的邊界，區分輸入、輸齣和內部狀態，以及理解它們之間的因果關係。 動態的魅力： 現實世界中的大多數係統都不是靜止的，它們隨時間發生演變。本部分將重點介紹描述係統隨時間變化的數學工具，包括微分方程和差分方程。讀者將學習如何通過這些方程來精確地刻畫係統的動態特性，例如係統的響應速度、穩定性以及是否存在振蕩等。我們將從一階係統和二階係統的簡單模型齣發，逐步理解更復雜係統的行為模式。 模型的構建與驗證： 科學研究和工程設計離不開模型。本書將深入探討如何根據物理定律、實驗數據或經驗知識，構建齣能夠近似真實係統行為的數學模型。我們會討論模型的簡化原則、參數辨識的重要性，以及如何通過實驗數據來驗證模型的準確性。模型不僅是理解係統的工具，更是設計和優化係統的基礎。 傳遞函數：從輸入到輸齣的橋梁： 傳遞函數是描述綫性定常係統（LTI係統）輸入-輸齣關係的強大工具。本部分將詳細介紹傳遞函數的定義、性質及其在係統分析中的應用。讀者將學習如何從微分方程推導齣傳遞函數，如何通過傳遞函數來分析係統的頻率響應和瞬態響應，以及如何利用它來預測係統在不同輸入信號下的行為。 第二部分：揭示係統的內在靈魂——穩定性與性能的評估 理解瞭係統的基本動態特性後，我們將進一步深入挖掘係統的內在“靈魂”，關注其能否穩定運行，以及能否高效地達到預期性能。 穩定性：係統運行的生命綫： 係統的穩定性是其能否正常工作的首要條件。本部分將圍繞“穩定性”展開深入討論。我們將介紹不同類型的穩定性概念，例如李雅普諾夫穩定性、漸近穩定性等。讀者將學習如何利用代數判據（如勞斯-霍爾維茨判據）和根軌跡等方法來判斷係統的穩定性，並理解穩定性與係統參數之間的關係。一個不穩定的係統，無論其設計多麼精巧，都無法實現預期的功能。 性能指標：量化係統的優劣： 除瞭穩定性，係統的性能也是衡量其好壞的關鍵。本部分將介紹一係列重要的性能指標，包括超調量、調節時間和穩態誤差等。讀者將學會如何通過這些指標來量化係統的響應特性，並理解不同係統參數對性能指標的影響。例如，一個快速響應但超調量大的係統可能在某些應用中不適用，而一個響應緩慢但穩定的係統則可能在其他場閤是最佳選擇。 根軌跡：動態變化的視角： 根軌跡是一種圖形化分析技術，能夠直觀地展示當係統某一參數（例如增益）變化時，係統極點（決定係統穩定性和響應特性的關鍵）的移動軌跡。本部分將詳細講解根軌跡的繪製方法及其在分析係統穩定性、設計控製器方麵的應用。通過根軌跡，我們可以清晰地看到係統參數變化對係統動態特性的影響，從而指導我們進行參數的優化設計。 頻率響應：係統在不同“頻率”下的錶現： 許多係統會受到不同頻率的乾擾或驅動信號。頻率響應分析能夠幫助我們理解係統在不同頻率下的行為特性，例如它對高頻信號的抑製能力，或者對特定頻率的放大作用。本部分將介紹奈奎斯特判據、伯德圖等頻率域分析工具，並講解如何利用它們來評估係統的穩定性、設計濾波器以及分析係統的抗乾擾能力。 第三部分：掌控係統的未來——設計與優化的藝術 理解瞭係統的動態行為和評估瞭其內在性能後，我們便擁有瞭掌控係統未來的能力——設計與優化。本部分將聚焦於如何通過設計控製器來改善係統的性能，使其滿足更苛刻的要求。 反饋控製：智能係統的核心： 反饋是現代控製係統的靈魂。本部分將深入探討反饋控製的基本原理，即通過測量係統的輸齣，將其與期望值進行比較，並根據誤差信號來調整係統的輸入，從而實現對係統行為的精確控製。我們將分析開環控製和閉環控製的優劣，理解反饋在提高係統精度、魯棒性和抗乾擾能力方麵的不可替代的作用。 PID控製器：普適性的強大工具： PID（比例-積分-微分）控製器是工業界應用最廣泛的控製器之一。本部分將詳細介紹PID控製器的原理，包括比例控製、積分控製和微分控製各自的作用，以及如何將它們有機結閤來達到最優的控製效果。我們將講解PID參數的整定方法，並分析PID控製器在各種工程實踐中的成功案例。 狀態空間方法：更全麵的係統描述： 相比於傳遞函數，狀態空間方法能夠更全麵地描述係統的動態行為，尤其適用於多輸入多輸齣（MIMO）係統以及非綫性係統。本部分將引入狀態空間方程，講解狀態變量的概念，以及如何利用狀態空間方法來分析係統的可控性和可觀測性。這為設計更先進的控製器奠定瞭基礎。 現代控製理論：邁嚮更高級的智能： 本部分將為讀者打開現代控製理論的大門，介紹諸如極點配置、綫性二次型調節器（LQR）等先進的控製設計方法。這些方法能夠根據係統的狀態信息，設計齣最優的控製器，從而在兼顧穩定性的同時，最大化地優化係統的性能。我們將探討如何利用這些方法來解決更復雜、更具挑戰性的控製問題。 係統辨識與自適應控製：讓係統“自主學習”： 現實世界中的係統參數往往會隨著時間發生變化，或者我們對係統的瞭解並不完全。本部分將介紹係統辨識技術，即如何利用實測數據來估計係統的模型參數。在此基礎上，我們還將探討自適應控製的概念，即控製器能夠根據係統參數的變化而自動調整其控製策略，從而始終保持良好的控製性能。 本書不僅適閤於機械、電子、電氣、自動化等相關專業的學生，更是廣大從事工程設計、科學研究、技術開發以及對係統運行原理感興趣的工程師和科學工作者的寶貴參考。它將幫助您建立起對復雜係統運行機製的深刻洞察，掌握設計和優化智能係統的關鍵技術，從而在不斷變化的現代科技浪潮中，成為真正能夠駕馭復雜係統的智慧引領者。

評分☆☆☆☆☆

這本《自動控製原理（第二版）》給我最大的感受就是它的“實在”。它不是那種隻講理論，讓你學瞭之後不知道怎麼用的書。作者在講解每個概念的時候，都會輔以大量的實際工程案例，從工業生産綫上的機器人控製，到航空航天領域的飛行器姿態控製，再到我們日常生活中常見的傢電，幾乎無所不包。這些案例分析得非常透徹，不僅介紹瞭控製係統的基本原理，更深入地探討瞭在實際應用中會遇到的各種挑戰，比如噪聲乾擾、參數不確定性、非綫性因素等等，以及如何通過各種控製策略來解決這些問題。這讓我意識到，理論知識的學習不僅僅是為瞭考試，更是為瞭解決實際問題。我之前總覺得理論和實踐脫節，學瞭很多東西卻不知道往哪兒用，這本書徹底打消瞭我的這個疑慮，讓我看到瞭理論的強大力量，也讓我學會瞭如何將這些理論轉化為解決實際問題的工具。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺就是“有料”，而且“有料”得非常均勻，沒有哪個部分感覺特彆薄弱或者特彆突兀。從最基礎的係統建模，到傳遞函數、穩定性分析，再到各種控製器的設計（PID、超前滯後等），以及更高級的狀態空間法和數字控製，幾乎涵蓋瞭自動控製領域的核心內容。而且，在每個部分，作者都力求做到深入淺齣，既有嚴謹的數學推導，又不乏直觀的物理解釋。我尤其對書中關於係統辨識的章節印象深刻，它詳細講解瞭如何從實驗數據中建立係統模型，這對於很多實際工程問題都至關重要。讀完之後，我對如何分析和設計各種自動控製係統，都有瞭一個非常係統和完整的認識。感覺這本書就像一本“武功秘籍”，掌握瞭它，就能應對各種復雜的控製難題，對我的專業發展非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

對於我這種半路齣傢，想要係統學習自動控製的朋友來說，這本書真的太友好瞭。我之前對數學和工程知識的基礎算是有一些，但接觸自動控製還是第一次。這本書的講解方式非常循序漸進，它不會假設讀者已經掌握瞭所有相關的背景知識，而是在必要的時候對一些基礎概念進行迴顧和補充。例如，在講解拉普拉斯變換的時候，它會簡單迴顧一下復數和積分的概念，讓你能夠更順暢地理解後續的內容。而且，書中的圖錶和插圖也運用得非常恰當，很多復雜的係統框圖和時域、頻域響應麯綫都畫得清晰明瞭，非常有助於理解。我尤其喜歡它在講解反饋控製的時候，用瞭“調節器”和“被控對象”這樣的比喻，一下子就把抽象的概念形象化瞭。讀這本書就像是有一位經驗豐富的老師在旁邊手把手地教你，讓你不會迷失方嚮，能夠紮紮實實地掌握每一個知識點。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我一開始拿到這本書的時候，對“第二版”這個名頭並沒有特彆在意，以為就是一些小的修訂。但當我深入閱讀後，纔發現它在內容深度和廣度上都有瞭顯著的提升。書中的許多章節都加入瞭最新的研究成果和技術進展，比如在模型辨識、魯棒控製和自適應控製方麵，都有非常詳細的闡述，甚至還提到瞭前沿的智能控製和模糊控製的應用案例。這對於我這種需要時刻跟上行業發展的人來說，簡直是及時雨。而且，它不僅僅是羅列瞭這些新技術，更重要的是，它將這些新技術與傳統的控製理論巧妙地結閤起來，讓你明白它們是如何發展演變而來的，以及各自的優缺點和適用範圍。這不像某些書籍那樣，為瞭介紹新東西而新介紹，而是非常有條理地將它們融入到整個知識體係中。讀完之後，我對整個自動控製領域有瞭更宏觀、更深刻的理解，感覺自己的知識儲備一下子上瞭一個颱階，底氣也足瞭很多，下次再遇到類似的項目，我就會更有信心去設計更優化的控製方案瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是我的救星！最近在忙一個項目，涉及到很多復雜的係統集成，之前對自動控製這塊兒一直有些模糊的概念，總感覺抓不住重點。翻瞭翻這本《自動控製原理（第二版）》，哇，真的太驚喜瞭！它不像那些枯燥的教科書，上來就給你一堆公式和定理，而是從最基礎的物理概念講起，比如信號是怎麼傳遞的，係統是怎麼響應的，一點點地構建起我的認知。特彆是關於傳遞函數和閉環係統的部分，作者用瞭非常生動形象的比喻，就像是把一個原本很抽象的概念變成瞭我能觸摸到的實體，我一下子就理解瞭為什麼係統會震蕩，為什麼需要阻尼。書裏的例題也非常貼閤實際，不是那種脫離現實的理論題，很多都能在我實際遇到的問題中找到影子，這讓我覺得學到的知識非常有價值，能夠直接應用到工作上去。而且，排版和語言都非常友好，讀起來一點都不費力，有時候甚至會有種在和一位經驗豐富的老教授聊天學習的感覺，受益匪淺。